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1、1、 设有一定质量气体在汽缸内由体积0.9可逆的膨胀到1.4，过程中气体压力保持定值，且。若在此过程中气体热力学能增加12000J，试求此过程中气体吸入或放出多少热量。 解：取气缸内气体为系统。则能量方程为 有题意 由于过程可逆，且压力为常数，故 1、 因此，过程中气体自外界吸热112000J某房间，冬季通过墙壁和窗子向外散热70000，房内有2只40 w电灯照明，其它家电耗电约100w，为维持房内温度不变，房主购买供暖系数为5的热泵，求热泵的最小功率. 解：热泵供暖速率为 因，故 某台压缩机每小时输出3200、表压力=0.22MPa、温度t=156的压缩空气。设当地大气压=765mmHg，求
2、压缩空气的质量流量及标准状态下的体积流量解 压缩机出口处空气的温度T=t+273K=(156+273)K=429K，绝对压力p=+=0.22MPa+=0.322MPa该状态下体积流量=3200/h将上述各值代入以流量形式表达的理想气体状态方程式，得摩尔流量为=空气的摩尔质量，故空气的质量流量为因,故标准状态体积流量为有一闭口系统，从状态1经a变化到状态2，如图，又从状态2经b回到状态1；再从状态1经过c变化到状态2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。过程热量Q（kJ）膨胀功W（kJ）1-a-210x12-b-1-7-41-c-2x22解：闭口系统。使用闭口系统能量方程(1
3、)对1-a-2和2-b-1组成一个闭口循环，有即10（7）x1+（4）x1=7 kJ(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环x2（7）2+（4）x2=5 kJ(3)对过程2-b-1，根据3 kJ16、燃气经过燃气轮机，由0.8Mpa、420绝热膨胀到0.1Mpa,130。设比热容kJ/(kg.K), （1）该过程是否能实现？过程是否可逆？解 kJ/(kg.K=0.278 =kJ/(kg.K)ln=0.03057 因该过程为不可逆过程试由w=、=导出理想气体进行可逆绝热过程时过程功和技术功的计算。解：可逆过程的过程功w=，由绝热过程公式=p，得p=。所以w=()=()考虑到 =，=W=1
4、=1可逆过程的技术功=（），将关系式代入，经整理可得=（）=（）=1=kw进入蒸汽发生器中内径为30mm管子的压力水的参数为10Mpa、30，从管子输出时参数为9Mpa、400，若入口体积流量为3L/s，求加热率。已知初态时h=134.8kJ/kg、v=0.0010m/kg，终态时h=3117.5kJ/kg、v=0.0299m/kg。解：管截面面积：A=7.069=4.244m/s=3kg/s=4.244m/s=126.9m/s=3kg/s（3117.5134.8）kJ/kg=8972.2kW1、 供热系统矩形风管的边长为100mm x 175mm,40度、102kPa的空气在管内流动，其体积
5、流量是0.0185m3/s，求空气的流速和质量流量。解：风管面积A=100mm x 175mm=17500mm2=0.0175m2空气流速qv=c/v=0.0185/0.0175=1.06m/s空气质量流量qm=pqv/RT=0.02Kg/s质量为5kg的氧气，在30温度下定温压缩，容积由3变成0.6 ，问该过程中工质吸收或放出多少热量？ （工程热力学） 解：q=mRTlnV2/V1=5*259.8*300*ln0.6/3=-627.2kJ 放热627.2kJ水蒸气郎肯循环的新蒸汽压力为 100bar ，排气压力为 0.04bar ，新蒸汽温度为 350 ，蒸汽轮机的内效率为 0.8 ，对于
6、1 kg 工质求： ）理论循环中汽轮机和给水泵的技术功 ）理论循环中吸热量、放热量和热效率 ）若考虑汽轮机内的不可逆绝热过程，忽略泵耗功，求出实际出口蒸汽的干度、实际出口焓已知： h 1 =3450 kJ/kg s 1 =6.695 kJ/(kgK) s2=s1 （2）（3）28、空气在压气机中被压缩，压缩前的参数是p1=0.1 M Pa、v1=0.845 m3/kg;压缩后的参数是p2=0.8 M Pa、v2=0.175m3/kg。设在压缩过程中1kg空气的热力学能增加139.0kJ。压气机没分组压气10kg。求：（1）.压缩过程中对1kg空气做的功；（2）.没生产1kg压缩空气所需的技术功
7、。解:(1) q=50kJ/kg u=139.0KJ/kg 对于1kg的空气：w=q-=50-139=189KJ/kg 所以压缩1Kg空气做功189Kj (2)压气是开口热力系，压气机耗功wc=wt。由稳定开口系统能量方程q=t ,得 wt=q-=q-（pv）=q-(p2v2-p1v1) =244.5kJ/kg 即没生产1Kg压缩空气所需做功为144.5kJ。29、已知：一空间飞行器散热表面的最高允许温度为2500K，发射率为0.8，环境为0K。求：所允许的最大散热功率。解： 0.25Kg的CO在闭口系统中=0.25MPa、=120膨胀到=25、=0.125MPa，作出膨胀功W=8.0KJ。试
8、计算过程热量，并判断该过程是否可逆。已知环境温度=25，CO的=0-297KJ/（kg.k），=0.747KJ/(Kg.k)。解：=120+273=393K =25+273=298K由闭口能量方程Q=U+W=m(-)+WQ=0.25KJ(负号表示放热)）=(0.747)0.25=0.00021KJ/(Kg.K)环境吸热及熵变Q= 系统和环境组成的孤立系熵变=-0.00021+0.0328=0.03247KJ/K由于孤立系统熵大于零该过程为不可逆过程34、 已知新蒸汽机流入汽轮机的晗=3232kJ/kg，流速=50m/s；乏气流出汽轮机时的晗=2302kJ/kg，流速=120m/s。散热损失和位
9、能差可略去不计。试求1kg蒸汽流经汽轮机时对外界所作功。 解： 根据题意，q=0，得1kg蒸汽所作的功 =930kJ/kg-5.95kJ/kg =924.05kJ/kg一砖墙的表面积为12 平方米，厚为260mm，平均导热系数为1.5W/（m.K）。设面向室内的表面温度为25，而外表面温度为-5，试确定次砖墙向外界散失的热量。解：根据傅立叶定律有：安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h，假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解
10、释空气温度的升高。解：（1）热力系：礼堂中的空气。闭口系统根据闭口系统能量方程因为没有作功故W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。2.67105kJ（1）热力系：礼堂中的空气和人。闭口系统根据闭口系统能量方程因为没有作功故W=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，所以内能的增加为0。空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。1kg理想气体由初态按可逆多变过程从400降到100，压力降为，已知该过程的膨胀功为200kJ，吸热量为40 kJ，设比热为定值，求该气体的和解：kJ533J/(kg.k)=200 kJ解得：n1.49R=327 J/(kg.k)代入解得
11、：533+327=860 J/(kg.k)系统经一热力过程，放热8kJ，对外作功26 kJ。为使其返回原状态，对系统加热6 kJ，问需对系统作功多少？解：根据能量方程有 (kJ)40、有两平行黑体表面 , 相距很近 , 他们的温度分别为 1000 与 500 , 试计算它们的辐射换热量 , 如果是灰体表面 , 黑度分别为 0.8 和 0.5, 它们间的辐射换热量是多少 ? 解 : 两黑体表面间的辐射换热量是 : 两灰体表面间的辐射换热量是 : 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为27的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压
12、力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。解：热力系：左边的空气系统：整个容器为闭口系统过程特征：绝热，自由膨胀根据闭口系统能量方程绝热自由膨胀W0因此U=0对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得根据理想气体状态方程100kPa有一废热锅炉，进入该锅炉的烟气温度为ty1=600排烟温度为ty2=200。此锅炉每小时可产生ts=100的干饱和蒸汽200kg，锅炉进水温度为20，锅炉效率为60。（1）求每小时通过的烟气量；（2）试将锅炉中烟气的放热过程与蒸汽的吸热过程定性的表示在同一t-s图上。解：ts=100的干饱和蒸汽的焓：h=2676.3kJ/kg20水的焓：h0=20*4.186=83
13、.7 kJ/kg水的吸热量：q1=200*(2676.3-83.7)=518520kJ/h烟气的放热量：q=864200 kJ/h烟气量：2139kg/h=1.93m3/kgV=4128 m3/h将空气从初态1，t1=20,定熵压缩到它开始时容积的1/3，然后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积和开始时的容积相等。求1kg空气所作的功。解：-116 kJ/kg454.7K143.4 kJ/kgw=w1+w2=27.4 kJ/kg一只0.06m3的罐，与温度为27、压力为7MPa的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流进罐内，压力达到5MPa时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少？解：热力系：充入罐内的气体由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程罐内温度回复到室温过程是定容过程3.57MPa61、.已知的M28，求（1）的气体常数；（2）标准状态下的比容和密度；（3），时的摩尔容积。解：（1）的气体常数296.9（2）标准状态下的比容和密度0.81.25（3），时的摩尔容积64.27在高温环境中有一容器，A侧装有2 kg氮气，压力为0.07 MPa，温度为67； B侧装有8 kg氮气，压力为0.1 MPa，温度为17，。A和B的壁面均为透热壁面，它们
